Atividade da aula da Prof Jussane

01) Explique o processo de funcionamento das lâmpadas fluorescentes e incandescentes.

Lembrete: FONTE PRIMÁRIA - EMITE LUZ PRÓPRIA: podendo ser incandescente (alta temperatura) e luminescente ( baixa temperatura) sendo que esta pode ser fluorescente ou fosforescente dependendo do material. FONTE SECUNDÁRIA - REFLETE A LUZ.

Lâmpadas Fluorescentes:

Em condições normais, o ar e os gases dificilmente conduzem correntes elétricas se estiverem sob pressões muito altas (como, por exemplo, a atmosférica). Gases e vapores rarefeitos, contudo, permitem a passagem de eletricidade com relativa facilidade, produzindo efeitos luminosos que encontram grande número de aplicações práticas

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Os elétrons provenientes do filamento chocam-se com as moléculas de gás mercúrio contidas no tubo, o que produz não só a excitação como também a ionização dos átomos. Ionizados, os átomos do gás são acelerados pela diferença de voltagem entre os terminais do tubo e, ao se chocarem com outros átomos, provocam outras excitações. O retorno desses átomos ao estado fundamental ocorre com a emissão de fótons de energia correspondente a radiações visíveis e ultravioleta invisível. A radiação ultravioleta, ao se chocar com o revestimento fluorescente do tubo (fósforo), produz luz visível. Empregando-se misturas de materiais fotoluminescentes diversos é possível obter tons de luz branca. A composição do revestimento das lâmpadas fluorescentes é cuidadosamente estudada para fornecer o tom de branco mais adequado para lojas, escritórios ou residências.

Como nas lâmpadas fluorescentes, a maior parte da energia fornecida é transformada em luz. Seu rendimento pode ser até cinco vezes maior do que o das lâmpadas incandescentes, que produzem muito mais calor. A troca das lâmpadas incandescentes por fluorescentes só é indicada em ambientes nos quais a iluminação seja utilizada por mais de uma hora. Quando a lâmpada fluorescente é acesa, sofre um pico de tensão que depois se estabiliza. Se ela é desligada antes disso, sua vida útil fica reduzida. Seguindo esta linha de raciocínio, a cozinha é um bom local para utilizar as lâmpadas fluorescentes. Também para a sala e os quartos, vale a pena a troca de lâmpadas incandescentes por fluorescentes. "Nestes ambientes, a utilização da iluminação pode ser pequena, mas não chega a prejudicar a durabilidade da lâmpada", afirma. Já nos banheiros, a melhor opção é reduzir a potência da lâmpada incandescente.

Mais informações - http://br.geocities.com/saladefisica 

Fonte: http://www.dombosco.com.br/curso/estudemais/fisica/fluorescentes.php

Lâmpada incandescente

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Lâmpada Incandescente

A lâmpada incandescente (também chamada de lâmpada eléctrica em Portugal) é um dispositivo eléctrico que transforma energia elétrica em energia luminosa e energia térmica.

Desde o início do século XIX, vários inventores tentaram construir fontes de luz à base de energia elétrica. Humphry Davy, em 1802, construiu a primeira fonte luminosa com um filamento de platina, utilizando-se do efeito Joule, observado quando um resistor é aquecido pela passagem de uma corrente elétrica a ponto de emitir luz visível. Outros vinte e um inventores construíram lâmpadas incandescentes antes de Thomas Alva Edison, que foi primeiro a construir a primeira lâmpada incandescente comercializável em 1879, utilizando uma haste de carvão (carbono) muito fina que, aquecida acima de aproximadamente 900 K, passa a emitir luz, inicialmente bastante avermelhada e fraca, passando ao alaranjado e alcançando o amarelo, com uma intensidade luminosa bem maior, ao atingir sua temperatura final, próximo do ponto de fusão do carbono, que é de aproximadamente 3 800 K.

A haste era inserida numa ampola de vidro onde havia sido formado alto vácuo. O sistema diferia da lâmpada a arco voltaico, pois o filamento de carvão saturado em fio de algodão ficava incandescente, ao invés do centelhamento ocasionado pela passagem de corrente das lâmpadas de arco. Como o filamento de carvão tinha pouca durabilidade, Edison começou a fazer experiências com ligas metálicas, pois a durabilidade das lâmpadas de carvão não passava de algumas horas de uso. A lâmpada de filamento de bambu carbonizado foi a que teve melhor rendimento e durabilidade, sendo em seguida substituída pela de celulose, e finalmente a conhecida até hoje com filamento de tungstênio cuja temperatura de trabalho chega a 3000°C.

Construção

Lâmpada Incandescente – Edison

A maior dificuldade encontrada por Swan e Edison, quando tentavam fazer lâmpadas desse tipo, era encontrar um material apropriado para o filamento, que não devia se fundir ou queimar.

Hoje em dia os filamentos são, geralmente, feitos de tungstênio, metal que só funde quando submetido a temperatura altíssima (3422 °C). Para evitar que os filamentos entrem em combustão e se queimem rapidamente, remove-se todo o ar da lâmpada, enchendo-a com a mistura de gases inertes, nitrogênio e argônio ou criptônio.

As lâmpadas incandescentes funcionam a baixas pressões, fazendo com que o gás rarefeito funcione com um isolante térmico, já que um gás quando recebe energia, tende a expandir antes de esquentar, e como ele está rarefeito ele expande ao invés de esquentar. Mas é claro que como a energia dada a esse gás (aproximadamente 2800 °C ~ 3000 °C) é muito grande ele expande ao máximo e depois começa a transmitir a energia a ele dada. Se não houvesse esse mecanismo, não conseguiríamos conter 3000 °C dentro de um globo de vidro sem fundi-lo e os outros materiais que compõem uma lâmpada.

Funcionamento

Quando se aciona um interruptor, a corrente elétrica passa pela lâmpada através de duas gotas de solda de prata que se encontram na parte inferior, e em seguida, ao longo de fios de cobre que se acham firmemente fixados dentro de uma coluna de vidro. Entre as duas extremidades dos fios de cobre estende-se um outro fio muito fino chamado filamento. Quando a corrente passa por este último, torna-o incandescente, produzindo luz.

Rendimento

Apesar do requinte exclusivo, que proporciona uma luminosidade muito mais aconchegante em ambientes, e de ter ainda maior durabilidade onde se acende e apaga com frequência, o rendimento da lâmpada incandescente é mínimo: apenas o equivalente a 5% da energia elétrica consumida é transformado em luz, os outros 95% são transformados em calor. Por causa deste desperdício, a  União Européia decidiu abolir as lâmpadas incandescentes a partir de 2012. Lâmpadas incandescentes poderão ser abolidas no Brasil a partir de 2013, caso a indústria consiga oferecer algum tipo de lâmpada que proporcione luminosidade com as mesmas características das tradicionais.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%A2mpada_incandescente

Conclusão: pelo que foi exposto na pesquisa, é muito grande a diferença entre as lâmpadas; a fluorescente emite luz através da alteração de átomos e com isso a emissão de fótons de luz. A incandescente emite luz através de um filamento de metal que é aquecido ao ponto de emitir luz.

02) Qual a importância da evolução dos modelos atômicos?

Por volta de 2.450 de anos atrás ( 450 anos a. C. ), o Homem já começava a tentar explicar a constituição da matéria. Essa tentativa era realizada pelos filósofos da Antiguidade, que usavam apenas o pensamento filosófico para fundamentar seus modelos e não utilizavam métodos experimentais para tentar explicá-los.

A evolução dos modelos atômicos se deu por alguns postulados (filósofos da Antiguidade), que vigoravam até um certo tempo, pois eram "quebrados" (substituídos) por modelos baseados em métodos experimentais, que eram mais aceitos, e ainda, estes também eram substituídos por outros modelos mais aceitos. Em outras palavras e generalizando, toda teoria tem o seu período de desenvolvimento gradativo, após o qual poderá sofrer rápido declínio. Quase todo avanço da ciência surge de uma crise da velha teoria, através de um esforço para encontrar uma saída das dificuldades criadas.

Hoje, o modelo atômico que "está em vigor" é o Modelo da Mecânica Quântica ou da Mecânica Ondulatória (Modelo Orbital).

Fonte:http://enciclopediavirtual.vilabol.uol.com.br/quimica/atomistica/evolucaodosmodelos.html

Conclusão: O surgimento de um novo modelo científico, vem para explicar alguma falha no modelo anterior ou um novo fenômeno ou evento. O novo modelo deve explicar melhor e com menos erros que o anterior, para então passar a vigorar.

03) Como vocês já devem ter observado o universo em que vivemos é colorido. O que define essas cores?

Cor - Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

A cor é uma percepção visual provocada pela ação de um feixe de fotons sobre células especializadas da retina, que transmitem através de informação pré-processada no nervo óptico, impressões para o sistema nervoso. A cor de um material é determinada pelas médias de frequência dos pacotes de onda que as suas moléculas constituintes refletem. Um objeto terá determinada cor se não absorver justamente os raios correspondentes àfrequência daquela cor.

Assim, um objeto é vermelho se absorve preferencialmente as frequências fora do vermelho. A cor é relacionada com os diferentes comprimento de onda do espectro eletromagnético. São percebidas pelas pessoas, em faixa específica (zona do visível), e por alguns animais através dos órgãos de visão, como uma sensação que nos permite diferenciar os objetos do espaço com maior precisão.

Considerando as cores como luz, a cor branca resulta da sobreposição de todas as cores primárias(amarelo, azul e vermelho), enquanto o preto é a ausência de luz. Uma luz branca pode ser decomposta em todas as cores (o espectro) por meio de um prisma. Na natureza, esta decomposição origina um arco-íris. Observação: Cores primárias são cores indecomponíveis, sendo o vermelho, o amarelo e o azul. Desde as experiências de Le Blond, em 1730, essas cores vêm sendo consideradas primárias.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Cor

Conclusão: as cores estão ligadas com o comprimento de onda e com a difração da luz.

04) Explique o que são nanopartículas superparamagnéticas.

As nanopartículas superparamagnéticas representam grande interesse científico devido às inúmeras propriedades que decorrem da formação de mono-domínios magnéticos. A magnetização de um material paramagnético é da ordem de alguns magnetons de Bohr (μB = 9,27x10⁻²⁴ A•m²), enquanto que no caso dos materiais superparamagnéticos ela chega a atingir valores 4 ordens de grandeza maiores. 

Dentre os diversos materiais ferromagnéticos, os óxidos de ferro se destacam pela sua disponibilidade, baixo custo, facilidade de preparação e estabilidade. Há dois óxidos de interesse: magnetita (Fe₃O₄) e maghemita (g-Fe₂O₃). Magnetita possui em sua composição íons Fe³⁺ e Fe²⁺ na proporção de 2:1, sendo estável na faixa de pH entre 8 e 14, em ambientes não oxidante.

Fonte: http://www.olharnano.com/text.jsp?p=8001&c=1003

Para a magnetita, o valor do diâmetro crítico equivale a 128nm. Após atingir essa dimensão, podemos dizer que as nanopartículas de magnetita possuem monodomínios magnéticos.

Por fim, as nanopartículas de magnetita serão atraídas por campos magnéticos, mas não como um ímã convencional; eles exibem comportamento superparamagnético. Isso significa que elas são atraídas fortemente por um campo magnético, mas, assim que esse campo é removido, sua magnetização é reduzida a zero, não apresentando magnetização residual, como em utensílios de ferro metálico. Essa observação pode ser explicada em função da energia potencial apresentada por uma partícula superparamagnética quando essa partícula sofre ação de um campo magnético; existem dois alinhamentos de momento magnético das nanopartículas que levam a um estado de mínima energia. Essa energia é a energia de anisotropia uniaxial, calculada em função do eixo de fácil magnetização. Uma partícula superparamagnética gira seu momento magnético para alinhar-se ao campo (Sendo submetida a um torque) assumindo a posição de menor energia. Entretanto, assim que esse campo deixa de atuar (É retirado), flutuações térmicas fazem com que a partícula superparamagnética oscile entre os estados, levando sua magnetização a zero e estando pronta para um novo ciclo, assim que o campo magnético voltar a atuar sobre ela.

Fonte: http://www.olharnano.com/text.jsp?p=20001&c=4001

Conclusão: é possível alterar o magnetismo nas nanopartículas, permitindo utiliza-las em remoção de óleo na água, em contrastes para ressonância magnética e em outros áreas.